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我国植物病虫害专家系统的研究进展及发展趋势.doc
我国植物病虫害专家系统的研究进展及发展趋势 摘要: 综述了专家系统在植保领域的应用范围,指出了植物病虫害专家系统存在的问题,并对植物病虫害专家系统未来的发展趋势进行了预测。 关键词: 植物; 病害; 虫害; 专家系统 专家系统是具有大量的专门知识与经验的程序系统,它运用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家处理的复杂问题。简言之,专家系统是一种模拟人类专家解决某领域问题的计算机程序系统[1]。植物病虫害专家系统又称植物病虫害智能系统,是一种汇集植物病虫害的相关知识、模型和专家经验,采用适用的知识表示技术和推理策略,以多媒体技术和信息网络为载体,为农业生产提供咨询决策,指导农民科学种田,培养基层植保工作人员的计算机程序系统[2]。植物病害专家系统在全面提高农村科技的总体水平和广大农民、农村干部的科学文化素质,合理利用农业资源,降低农业生产成本、增加农民收入等方面发挥着日益显著的作用。文中综述了目前我国植物病虫害专家系统的研究进展,指出了专家系统中存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了预测。 1 专家系统在植保上的应用范围自上世纪80年代以来,专家系统逐渐应用到农业的各个领域,如作物施肥、育种、灌溉等[3]。专家系统在植保上的应用主要集中在病虫害预测预报, 病虫害诊断及病虫害防治3个方面[1,4]。 1. 1 专家系统在病虫害预测预报上的应用 病虫害预测预报专家系统的主要任务是根据观测到的病虫情况,有关作物、气象的实况信息以及有关因素未来的预测值,对作物病虫害未来的发生作出定性或定量的预测,或对作物因病虫危害所致产量损失作出估计[3]。专家系统在植物病虫害预测预报上主要分为定性和定量两种类型。定性预测的专家系统一般通过“IF- THEN”式的推理规则将危害症状和参数数据列成等级标准,根据用户的输入进行判断。这一类型的专家系统只能做简单的趋势预测或管理咨询,难以对病虫害的未来动态作比较准确的判断。定量测报专家系统将专家系统与测报模型相结合,模型处理输入的数据并将结果通过内部控制程序(接口)输出,专家系统可为用户提供交互式界面并解释模型的运行结果[1]。 2003年,王明红等[5]开发出的“北京市农作物病虫害远程预警信息系统”,将病虫预警过程分为浏览器端和服务器端两部分,并通过网络将用户和领域专家联系起来,从而实现了北京市加强农作物病虫害灾情远程监控、及时制定防治决策的目标;刘莉等[6]开发出的“砀山酥梨黑星病预测专家系统”,利用模糊聚类技术与基于案例的推理(case basedrea2soning,CBR)技术,将植物病害的发生看作是受多方面因素影响的结果,避免了因果模型或传统专家系统中的规则形式表示,不但具有模糊推理的性能,而且克服了传统统计建模的缺陷性;柳小妮等[7]开发出的“甘肃省草地蝗虫预测预报专家系统”是将多年的草地保护专家积累的知识、经验和技术,以文本、图形和视频等多媒体信息集成的方式展示给用户,可进行蝗虫的分类检索和预测蝗虫未来的发生动态,并能选择适宜的防治时期和技术;随后,研发者又利用原有数据进行大量计算机的拟合试验,并对甘肃省草地蝗虫进行实地调查研究,建立了一个具有准确预测预报草地蝗虫发生动态的系统模型[8]。高灵旺等[9]的“农业病虫害预测预报专家系统”的研发思路则是采用了基于专家知识的前向型推理和基于案例的推理(CBR)相结合的方式进行预测推理,系统各模块的用户界面采用“向导”或其他提示方式,引导用户完成专家知识库的维护、数据输入、推理确认、病虫害预测预报结果显示、案例库管理(包括案例确认、补充信息及案例统计)及预测结果解释等操作,故该系统具有开放、自学习、易操作等特性, 可广泛应用于农林病虫害预测预报专家系统的构建。 病虫害发生的预测预报可病虫害及时防治提供指导,在病虫尚未造成危害时及时用药,减少农药施用量,对降低生产成本、保护环境都是非常有益的。 1. 2 专家系统在病虫诊断上的应用 植物病虫害的正确诊断是病虫及时防治的关键。由于病虫害种类较多,对其进行分类和鉴定要求植保工作者必须具备牢固的植物保护基础知识和 丰富的实践经验,仅仅依据其危害症状和粗略地识别就进行防治很难达到理想的效果;若对病虫进行准确鉴定,则需要查询大量的资料,植物医生就无法及时满足农户的需要。植物病虫害专家系统根据人们认识事物的习惯,由浅入深、由表及里、由现象到本质地把已有的病虫料编制成简单的程序,能达到迅速确定目标信息的目的,从而得到最佳的防治时期和方案。 目前,尽管研制出的植物病虫害专家系统,其防治对象和侧重点不同,但病虫害诊断是每专家系统不可缺少的组成部分。植物病虫害专家系统在设计之初,就确定了其面对的对象主要是需要对各种病虫进行正确识别的农
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